(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線療法用の粒子照射器の位置決め装置であって：
アーチ状のキャリッジガイド経路を画成する第１および第２の駆動トラック部をそれぞれに含む第１および第２のアーチ状の支持フレームと；
前記支持フレームに支持されるとともに、前記駆動トラック部に接続可能に設けられ、前記キャリッジガイド経路に沿って移動可能に設けられる装着キャリッジとを備え；
前記装着キャリッジは、前記駆動トラック部に沿って前記装着キャリッジを駆動するために前記駆動トラック部と係合する駆動部を含み；
前記第１の駆動トラック部は第１のラックギア部を、前記第２の駆動トラック部は第２のラックギア部をそれぞれ含み、前記駆動部は、前記第１のラックギア部と係合する第１のピニオンギアと前記第２のラックギア部と係合する第２のピニオンギアとを含む、少なくとも２点で係合するように構成された駆動編成を含み；
前記第１の駆動トラック部は、対面関係に設けられた上側および下側のカム面を含む第１のカムトラックを含み、前記第２の駆動トラック部は、対面関係に設けられた上側および下側のカム面を含む第２のカムトラックを含み、前記第１および第２のカムトラックは、前記アーチ状のキャリッジガイド経路を画成し；
前記装着キャリッジは、第１、第２、第３および第４の一対に設けられたカムローラを含み、前記各一対に設けられたカムローラは、上側のカムローラと下側のカムローラとを含み、前記第１および第２の一対に設けられたカムローラの前記上側のカムローラは、前記第１のカムトラックの前記上側のカム面と協働し、前記第１および第２の一対に設けられたカムローラの前記下側のカムローラは、前記第１のカムトラックの前記下側のカム面と協働し、前記第３および第４の一対に設けられたカムローラの前記上側のカムローラは、前記第２のカムトラックの前記上側のカム面と協働し、前記第３および第４の一対に設けられたカムローラの前記下側のカムローラは、前記第２のカムトラックの前記下側のカム面と協働するように構成された；
位置決め装置。
【請求項２】
前記駆動部から独立して設けられる独立した制動システムを含み、前記独立した制動システムは、前記第１のラックギア部と係合する第３のピニオンギアと、前記第２のラックギア部と係合する第４のピニオンギアとを含む２点で係合するように構成された接触システムを含み、前記独立した制動システムは、前記装着キャリッジが前記キャリッジガイド経路に沿って移動することを許容する自由状態と、前記装着キャリッジが前記キャリッジガイド経路に沿って移動することを防止する制動状態とを有するように構成された、請求項１に記載の位置決め装置。
【請求項３】
放射線療法用の粒子照射器の位置決め装置であって：
アーチ状のキャリッジガイド経路を画成する第１および第２の駆動トラック部をそれぞれに含む第１および第２のアーチ状の支持フレームと；
前記支持フレームに支持されるとともに、前記駆動トラック部に接続可能に設けられ、前記キャリッジガイド経路に沿って移動可能に設けられる装着キャリッジとを備え；
前記装着キャリッジは、前記駆動トラック部に沿って前記装着キャリッジを駆動するために前記駆動トラック部と係合する駆動部を含み；
前記第１の駆動トラック部は第１のラックギア部を、前記第２の駆動トラック部は第２のラックギア部をそれぞれ含み、前記駆動部は、前記第１のラックギア部と係合する第１のピニオンギアと前記第２のラックギア部と係合する第２のピニオンギアとを含む、少なくとも２点で係合するように構成された駆動編成を含み；
前記駆動部から独立して設けられる独立した制動システムを含み、前記独立した制動システムは、前記第１のラックギア部と係合する第３のピニオンギアと、前記第２のラックギア部と係合する第４のピニオンギアとを含む２点で係合するように構成された接触システムを含み、前記独立した制動システムは、前記装着キャリッジが前記キャリッジガイド経路に沿って移動することを許容する自由状態と、前記装着キャリッジが前記キャリッジガイド経路に沿って移動することを防止する制動状態とを有するように構成された；
位置決め装置。
【請求項４】
放射線療法用の粒子照射器の位置決め装置であって：
アーチ状のキャリッジガイド経路を画成する第１および第２の駆動トラック部をそれぞれに含む第１および第２のアーチ状の支持フレームと；
前記支持フレームに支持されるとともに、前記駆動トラック部に接続可能に設けられ、前記キャリッジガイド経路に沿って移動可能に設けられる装着キャリッジとを備え；
前記装着キャリッジは、前記駆動トラック部に沿って前記装着キャリッジを駆動するために前記駆動トラック部と係合する駆動部を含み；
第１および第２のロック開口アレイとそれぞれ選択的に協働する第１および第２のショットピンロックを含み、前記キャリッジガイド経路に沿った前記装着キャリッジの移動を防止する確実なロックを提供するフェールセーフロックシステムをさらに含む；
位置決め装置。
【請求項５】
放射線療法用の粒子照射器の位置決め装置であって：
アーチ状のキャリッジガイド経路を画成する第１および第２の駆動トラック部をそれぞれに含む第１および第２のアーチ状の支持フレームと；
前記支持フレームに支持されるとともに、前記駆動トラック部に接続可能に設けられ、前記キャリッジガイド経路に沿って移動可能に設けられる装着キャリッジとを備え；
前記装着キャリッジは、前記駆動トラック部に沿って前記装着キャリッジを駆動するために前記駆動トラック部と係合する駆動部を含み；
第１および第２のロック開口アレイとそれぞれ選択的に協働する第１および第２のショットピンロックを含み、前記キャリッジガイド経路に沿った前記装着キャリッジの移動を防止する確実なロックを提供するフェールセーフロックシステムをさらに含み；
前記第１および第２のショットピンロックは、ばねで付勢されて設けられた；
位置決め装置。
【請求項６】
放射線療法用の粒子照射器の位置決め装置であって：
アーチ状のキャリッジガイド経路を画成する第１および第２の駆動トラック部をそれぞれに含む第１および第２のアーチ状の支持フレームと；
前記支持フレームに支持されるとともに、前記駆動トラック部に接続可能に設けられ、前記キャリッジガイド経路に沿って移動可能に設けられる装着キャリッジとを備え；
前記装着キャリッジは、前記駆動トラック部に沿って前記装着キャリッジを駆動するために前記駆動トラック部と係合する駆動部を含み；
第１および第２のロック開口アレイとそれぞれ選択的に協働する第１および第２のショットピンロックを含み、前記キャリッジガイド経路に沿った前記装着キャリッジの移動を防止する確実なロックを提供するフェールセーフロックシステムをさらに含み；
前記第１および第２のロック開口アレイは、前記装着キャリッジの所望されるロックに伴って前記第１および第２のショットピンロックの一方を受容する寸法形状に設けられた複数の離間された開口を含む；
位置決め装置。
【請求項７】
第１および第２のロック開口アレイとそれぞれ選択的に協働する第１および第２のショットピンロックを含み、前記キャリッジガイド経路に沿った前記装着キャリッジの移動を防止する確実なロックを提供するフェールセーフロックシステムをさらに含む、請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の位置決め装置。
【請求項８】
前記第１および第２のショットピンロックは、ばねで付勢されて設けられた、請求項７に記載の位置決め装置。
【請求項９】
前記第１および第２のロック開口アレイは、前記装着キャリッジの所望されるロックに伴って前記第１および第２のショットピンロックの一方を受容する寸法形状に設けられた複数の離間された開口を含む、請求項７または請求項８に記載の位置決め装置。
【請求項１０】
前記第１の駆動トラック部は、前記第１の支持フレームに固定されて設けられた第１の複数の駆動トラックセグメントから形成され、前記第１の複数の駆動トラックセグメントの各々は、前記第１の駆動トラック部の前記上側および下側のカム面の一部分ならびに前記第１のラックギア部の一部分を一体的に形成するワンピース構成に設けられ；
前記第２の駆動トラック部は、前記第２の支持フレームに固定されて設けられた第２の複数の駆動トラックセグメントから形成され、前記第２の複数の駆動トラックセグメントの各々は、前記第２の駆動トラック部の前記上側および下側のカム面の一部分ならびに前記第２のラックギア部の一部分を一体的に形成するワンピース構成に設けられた；
請求項１または請求項２に記載の位置決め装置。
【請求項１１】
前記装着キャリッジを第１の所定の位置に高精度に位置決めするための第１のキャリッジ停止具と第２の所定の位置に高精度に位置決めするための第２のキャリッジ停止具とをさらに含む、請求項１から請求項１０までのいずれか一項に記載の位置決め装置。
【請求項１２】
前記第１のキャリッジ停止具は第１の微調整システムを、前記第２のキャリッジ停止具は第２の微調整システムをそれぞれ含む、請求項１１に記載の位置決め装置。
【請求項１３】
前記第１の微調整システムは第１の微調整バンパを、前記第２の微調整システムは第２の微調整バンパをそれぞれ含み、前記装着キャリッジは、前記第１の所定の位置において前記第１の微調整バンパに当接し、前記第２の所定の位置において前記第２の微調整バンパに当接するように構成された、請求項１２に記載の位置決め装置。
【請求項１４】
前記第１および第２のキャリッジ停止具ならびに前記装着キャリッジは、第１および第２のアラインメントシステムを含み、前記第１および第２のアラインメントシステムは、前記第１および第２の所定の位置における前記支持フレームに対する前記装着キャリッジの位置合わせを検知するためにアラインメントクイルを受容して協働するアラインメントターゲットを含む、請求項１１から請求項１３までのいずれか一項に記載の位置決め装置。
【請求項１５】
前記駆動部は、前記装着キャリッジにより搬送され、前記装着キャリッジが前記キャリッジガイド経路に沿って移動する際に前記キャリッジガイド経路に沿って移動するように設けられた、請求項１から請求項１４までのいずれか一項に記載の位置決め装置。
【請求項１６】
前記第１および第２のラックギア部は、それぞれ前記第１および第２の駆動トラック部から径方向の外方に面して設けられ、前記第１および第２のラックギア部は、それぞれ前記第１および第２のカムトラックから径方向の外方に離間されて配置される、請求項１、請求項２または請求項１０のいずれか一項に記載の位置決め装置。
【請求項１７】
前記制動システムは、４つの独立したブレーキを含む、請求項２に記載の位置決め装置。
【請求項１８】
前記装着キャリッジは、第１、第２、第３および第４の一対に設けられた側方向のカムローラを含み、前記第１および第２の一対に設けられた側方向のカムローラは、前記第２のカムトラックに向けて内方に面する前記第１のカムトラックの側方の面上に乗り、前記第３および第４の一対に設けられた側方向のカムローラは、前記第１のカムトラックに向けて内方に面する前記第２のカムトラックの側方の面上に乗るように設けられた、請求項１、請求項２、請求項１０、請求項１６または請求項１７のいずれか一項に記載の位置決め装置。
【請求項１９】
前記第１、第２、第３および第４の一対に設けられた側方向のカムローラは、前記それぞれに対応するカムトラックに対して近接および離間するように側方向において調整可能に設けられることにより、前記第１および第２の支持フレームに対する前記装着キャリッジの位置の側方向における微調整を提供する、請求項１８に記載の位置決め装置。
【請求項２０】
前記アーチ状のキャリッジガイド経路は、前記装着キャリッジが２つの所定の位置の間を移動することが許容される前記２つの所定の位置の間に画成され、前記２つの所定の位置は、前記キャリッジガイド経路に沿った前記装着キャリッジによる１１０度未満の移動を提供するように、前記キャリッジガイド経路に沿って離間されて設けられた、請求項１から請求項１９までのいずれか一項に記載の位置決め装置。
【請求項２１】
前記アーチ状のキャリッジガイド経路は、前記装着キャリッジが２つの所定の位置の間を移動することが許容される前記２つの所定の位置の間に画成され、前記２つの所定の位置は、前記キャリッジガイド経路に沿った前記装着キャリッジによる６０度を超えるが２００度未満の移動を提供するように、前記キャリッジガイド経路に沿って離間されて設けられた、請求項１から請求項１９までのいずれか一項に記載の位置決め装置。
【請求項２２】
前記駆動部は、前記第１のラックギア部と係合する第１および第２の離間されて設けられたピニオンギアならびに前記第２のラックギア部と係合する第３および第４の離間されて設けられたピニオンギアを含む４点で係合するように構成された駆動編成を含み、前記第１および第３のピニオンギアは、前記装着キャリッジを連係して駆動するように作動可能に連結され、前記第２および第４のピニオンギアは、前記装着キャリッジを連係して駆動するように作動可能に連結されて設けられた；
請求項１に記載の位置決め装置。
【請求項２３】
前記装着キャリッジは、５０マイクロメートルの位置決め精度で前記キャリッジガイド経路に沿って位置決め可能に設けられた、請求項１から請求項２２までのいずれか一項に記載の位置決め装置。
【請求項２４】
前記カムローラは、前記それぞれに対応するカムトラックに対して予荷重が与えられて設けられた、請求項１、請求項２、請求項１０または請求項１６乃至請求項１９のいずれか一項に記載の位置決め装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、放射線療法の治療システムに関し、より詳細には、陽子線ノズルを位置決めするための位置決めシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
重イオンを用いた放射線療法では、腫瘍に加速された粒子が照射される。粒子加速器は、粒子線、典型的には陽子線ノズルからの陽子線を形成（生成）および放出（照射）する。治療中は、陽子線を腫瘍に対して正確に方向付けなければならない。体内における腫瘍の位置によっては、患者に対して異なる照射位置（フィールド）が提供される。放射線療法中に患者を位置決めするためのシステムの一が、「患者位置決めシステム（Ｐａｔｉｅｎｔ ＰｏｓｉｔｉｏｎｅｒＳｙｓｔｅｍ）」の表題で２００８年９月１１日に出願された米国特許出願第１２／２０８，８０７号明細書において開示されている。
【０００３】
当該システムは、位置決めエンベロープの増加に加えて異なる複数の角度を提供することにより、放射線療法が行われる部屋内における患者の位置決めを著しく改善することができるが、陽子線が患者に向けて放出（照射）されて方向付けられる実際の角度を調整する必要があるかもしれない。例えば、患者を仰向けに寝かせ、陽子線を水平方向に照射することが望ましいかもしれない。しかし、他の治療セッションでは、患者を同じく仰向けに寝かせるが、陽子線を水平面に対して斜めに、例えば水平面から約６０度の角度の軸に沿って照射することが望ましいかもしれない。腫瘍の位置や、腫瘍の一部ではない細胞の損傷を回避する最良の経路によっては、異なる複数の角度が所望されるかもしれない。
【０００４】
そのため、患者の位置を調整できることが望ましい一方で、陽子線ノズルの位置、ひいては照射される陽子線の照射軸を調整することも望ましい。
【０００５】
過去においては、非常に大規模な構造体を用いて、陽子線ノズルを装着および位置決めしていた。これらの構造体は、放射線療法を行うために非常に大きい建物および部屋を必要としていた。本発明は、放射線療法の治療システム、詳細には、放射線療法の治療システムにおける陽子線の位置決めの改良に関するものである。
【発明の概要】
【０００６】
本発明の実施の形態では、放射線療法用の粒子照射器を支持および位置決めするための改良された位置決め装置を提供する。この位置決め装置によって、取り付けられた粒子照射器は、放射線療法の治療中に放出（照射）される粒子が進行する粒子の照射軸を変化させることが可能となる。改良された位置決め装置によって、位置決め装置、結果的には放射線療法の治療システムの全体が占めるフットプリント（設置面積）が著しく減少する。
【０００７】
本発明の一の形態では、位置決め装置は、第１および第２のアーチ状の支持フレーム、装着キャリッジ、ならびに駆動部を含む。第１および第２のアーチ状の支持フレームは、それぞれ、アーチ状のキャリッジガイド経路を画成する駆動トラック部を含む。装着キャリッジは、放射線療法用の粒子照射器を支持するように構成される。装着キャリッジは、支持フレームに装着および支持される。装着キャリッジは、駆動トラック部に接続可能に設けられ、キャリッジガイド経路に沿って移動可能に設けられる。また、装着キャリッジは駆動部を含む。駆動部は、駆動トラック部ならびにキャリッジガイド経路に沿って装着キャリッジを駆動するために、駆動トラック部と係合する。
【０００８】
第１の駆動トラック部は第１のラックギア部を、第２の駆動トラック部は第２のラックギア部をそれぞれ含み、駆動部は、第１のラックギア部と係合する（噛み合う）第１のピニオンギアと第２のラックギア部と係合する（噛み合う）第２のピニオンギアとを含む、少なくとも２点で係合する（噛み合う）ように構成された駆動編成を含むように設けるものとしてもよい。これにより、装着キャリッジの駆動のバランスが取られ、装着キャリッジのフレームに不必要なトルクがかかることが防止される。
【０００９】
位置決め装置、特に駆動トラック部は、キャリッジガイド経路に沿って装着キャリッジを高精度にガイドするためのカムトラックを含んでもよい。カムトラックは、複数の対応するカムフォロワ（カムローラ）と相互に作用／協働する対面関係に設けられた上側および下側のカム面を含んでもよい。
【００１０】
さらに他の態様では、本発明の実施の形態は、独立した制動（ブレーキ）システムを含む。独立した制動システムは、駆動部から独立して設けられる。制動システムは、複数のラックギア部と係合する（噛み合う）複数のピニオンギアを含み、２点で係合する（噛み合う）ように構成された接触システム（編成）を含んでもよい。独立した制動システムは、装着キャリッジがキャリッジガイド経路に沿って移動することを許容する自由状態と、装着キャリッジがキャリッジガイド経路に沿って移動することを防止する制動状態とを有する。この独立した制動システムは、放射線療法の治療中に、取り付けられた陽子線ノズルの位置を維持するために用いることが可能である。
【００１１】
また、本発明の実施の形態では、装着キャリッジの制御または一次制動（ブレーキ）に不具合が生じた場合に装着キャリッジを自動的にロックする、二次制動システムとも称される「フェールセーフ」ロックシステムを含んでもよい。フェールセーフロックシステムは、典型的には角度方向において離間された個別の開口および／または空洞（キャビティ）を含む、ロック開口アレイと選択的に協働するショットピンロック、好ましくは、ばねで付勢されて設けられたショットピンロックを含むことにより、キャリッジガイド経路に沿った装着キャリッジの移動を防止する確実なロックを提供することが可能である。
【００１２】
また、本発明のさらなる実施の形態では、装着キャリッジを略所定の位置に高精度に位置決めするための複数のキャリッジ停止具を含んでもよい。これらのキャリッジ停止具は、所定の位置を選択的に精密に較正（位置調整）するための一以上の微調整システムを含んでもよい。
【００１３】
複数の微調整システムは、装着キャリッジが所定の位置に位置決めされるときに当接する複数の微調整バンパを含んでもよい。また、装着キャリッジ、結果的には取り付けられた粒子照射器のアラインメント（位置合わせ）を確認するための複数のアラインメントシステムを設けてもよい。それぞれのアラインメントシステムは、アラインメントクイルを受容するための協働するアラインメントターゲットを含む。
【００１４】
本発明の一の実施の形態では、駆動部は、装着キャリッジにより搬送され、装着キャリッジがキャリッジガイド経路に沿って移動する際にキャリッジガイド経路に沿って移動するように設けられる。
【００１５】
前述のキャリッジガイド経路に沿った移動に伴う摩擦を低減するカムローラの他に、本発明の実施の形態では、側方向のカムローラを含んでもよい。側方向のカムローラは、互いに向けて内方に面するカムトラックの側方の面上に乗るように設けられる。これらの側方向のカムローラにより、支持フレームに対する装着キャリッジの高精度な側方向における位置決めを維持することが可能となる。これらの側方向のカムローラは、好ましくは、支持フレームに対する装着キャリッジの側方向における位置の精密な調節または較正を許容するように調整可能に設けられる。
【００１６】
本発明の他の態様、目的及び利点は、添付図面を併せ見れば、以下の詳細な説明によりさらに明らかになるであろう。
【００１７】
本明細書に組み入れられ、本明細書の一部分を形成する添付図面は、本発明の複数の態様を例示し、記述とともに、本発明の原理の説明に資する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の教示による放射線療法の治療システムを上方より見る斜視図である。
【００１９】
【図２】図２は、図１に示す放射線療法の治療システムの位置決めシステムを上方より見る斜視図である。
【００２０】
【図３】図３は、図２に示す位置決めシステムの部分側面図である。
【００２１】
【図４】図４は、装着キャリッジを支持フレームから取り外した状態に分解して部分的に示す図２に示す位置決めシステムを側方より見る部分的な斜視図である。
【００２２】
【図５】図５は、図２に示す位置決めシステムの装着キャリッジの斜視図である。
【図６】図６は、図２に示す位置決めシステムの装着キャリッジの斜視図である。
【００２３】
【図７】図７は、支持フレームにより画成されるキャリッジガイド経路に沿った装着キャリッジの各位置を示す、図３に類似する部分側面図である。
【００２４】
【図８】図８は、本発明の教示による放射線療法の治療システムの第２の実施の形態を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明は、ある好ましい実施の形態と関連付けて説明されるが、それら実施の形態に限定する意図はない。反対に、意図するところは、全ての代替物、変形、および均等物を、特許請求の範囲に定義されているように本発明の精神と範囲の内に含まれるものとして、カバーすることである。
【００２６】
図１は、患者１０１に対して放射線療法の治療を行うための放射線療法の治療システム１００の第１の実施の形態を示す。放射線療法の治療システム１００は、放射線療法の治療を実現する陽子線を発生させ放出（照射）するための放射線療法用の粒子照射器である、陽子線ノズル１０２を含む。また、放射線療法の治療システム１００は、陽子線ノズル１０２を位置決めするための高精度の位置決めシステム１０４も含む。
【００２７】
図２を参照すると、位置決めシステム１０４は、全体として、一対のアーチ状の支持フレーム１０６、１０７を含み、その上に装着キャリッジ１０８が支持されている。装着キャリッジ１０８は、支持フレーム１０６、１０７に対するその作動、移動、および制動の１つ以上を制御するためのコントローラ１０９（不図示）に作動可能に連結されている。支持フレーム１０６、１０７の各々は、フロア１４５（図３参照）に設置されている。
【００２８】
各支持フレーム１０６、１０７は、駆動トラック部１１０、１１２を含む。駆動トラック部１１０、１１２は、略アーチ状に設けられるとともに実質的に互いにミラー反転するように（面対称に）設けられている。駆動トラック部１１０、１１２は、アーチ状のキャリッジガイド経路１１３（例えば、図３参照）を画成し、それに沿って装着キャリッジ１０８を駆動することにより、陽子線ノズル１０２の陽子線の照射軸１１５（図１参照）を調整することができる。
【００２９】
図２および図４に示すように、装着キャリッジ１０８は、支持フレーム１０６、１０７により支持され、駆動トラック部１１０、１１２に作動可能に接続されている。装着キャリッジ１０８は、駆動トラック部１１０、１１２に沿って、結果的にはそれらが画成するキャリッジガイド経路１１３に沿って装着キャリッジ１０８を駆動するための、駆動トラック部１１０、１１２と作動可能に係合する駆動部１１４を含む。
【００３０】
図４を参照して、駆動トラック部１１０、１１２について説明する。図４は、位置決めシステム１０４の部分的な分解図であり、駆動トラック部１１０および支持フレーム１０６のみを示している。しかし、２つの駆動トラック部１１０、１１２はミラー反転して（面対称に）設けられていることを除き実質的に同一であるため、駆動トラック部１１０の説明は駆動トラック部１１２にも等しく適用可能である。
【００３１】
駆動トラック部１１０は、全体として、複数の駆動トラックセグメント１１０ａ〜１１０ｈから形成される。駆動トラックセグメント１１０ａ〜１１０ｈは、支持フレーム１０６に固定されて設けられている。
【００３２】
駆動トラック部１１０は、キャリッジガイド経路１１３に沿って装着キャリッジ１０８を駆動するために駆動部１１４と係合するラックギア１１６を画成する。ラックギア１１６は、駆動部１１４の対応するピニオンギア１１７と係合する（ピニオンギア１１７と噛み合う）ように径方向の外方に面して設けられている。図示の実施の形態では、各駆動トラックセグメント１１０ａ〜１１０ｈが、少なくとも部分的に、ラックギア１１６の一部を画成している。
【００３３】
駆動トラック部１１０は、さらに、上側および下側のカム面１２０、１２２を含むカムトラック１１８を画成している。上側および下側のカム面１２０、１２２は、対面して向かい合う関係に設けられ、互いに略平行に設けられている。カムトラック１１８は、全体として、キャリッジガイド経路１１３を画成し、装着キャリッジ１０８、結果的には取り付けられる陽子線ノズル１０２の精密な所定の位置決めを維持および提供するように装着キャリッジ１０８と作動可能に相互作用する。各駆動トラックセグメント１１０ａ〜１１０ｈは、同じくカムトラック１１８の一部を画成している。
【００３４】
このように、一の実施の形態では、複数の駆動トラックセグメント１１０ａ〜１１０ｈは、ワンピース構成に設けられ、各々、カムトラック１１８の一部分およびラックギア１１６の一部分を一体的に形成する。加えて、図４に示すように、ラックギア１１６は、カムトラック１１８から径方向の外方に離間されて設けられる。
【００３５】
図５および図６を参照して、装着キャリッジ１０８について説明する。装着キャリッジ１０８は、全体として、装着キャリッジ１０８の他の構成部品が装着されるフレーム１２４を含む。フレーム１２４は、全体として、陽子線ノズル１０２（図１参照）が装着キャリッジ１０８に装着されるときに貫通する陽子線ノズル経路１２５を画成する。
【００３６】
前述のように、装着キャリッジ１０８は、駆動トラック部１１０、１１２に沿って装着キャリッジ１０８を作動可能に駆動する高精度の駆動部１１４を含む。駆動部１１４は、キャリッジガイド経路１１３に沿って５０ミクロンメートル（精度）の位置決めを提供する。駆動部１１４は、ピニオンギア１１７およびピニオンギア１２８（図４参照）を駆動する駆動モータ１２６を含み、ピニオンギア１１７および１２８は、駆動トラック部１１０、１１２のラックギア１１６の歯と作動可能に係合する（噛み合う）ことにより、キャリッジガイド経路１１３に沿って装着キャリッジ１０８を移動させる。また、駆動部１１４は、ピニオンギア１１７、１２８の間に作動可能に配置された歯車列１３０も含む。歯車列１３０は、減速歯車列として設けられている。
【００３７】
図示の実施の形態の駆動部１１４は、装着キャリッジ１０８がキャリッジガイド経路１１３に沿って移動すると、駆動部１１４もキャリッジガイド経路１１３に沿って移動するように、装着キャリッジ１０８に搭載されている。
【００３８】
駆動モータ１２６は、好ましくは、装着キャリッジ１０８の高精度の制御を提供する電子駆動のサーボモータとして設けられる。しかし、気圧駆動、液圧駆動などの他の駆動モータを本発明の範囲内において用いることも可能である。
【００３９】
２つのピニオンギア１１７、１２８は、そろって回転するようにピニオンギア連結軸１３２により互いに作動可能に連結されている。一対のピニオンギア１１７、１２８を用いることにより、駆動部１１４は、第１のピニオンギア１１７が駆動トラック部１１０と作動可能に係合する（噛み合う）とともに第２のピニオンギア１２８が駆動トラック部１１２と作動可能に係合する（噛み合う）、２点で係合する（噛み合う）ように構成された駆動編成を提供する。
【００４０】
図３および図５を参照すると、装着キャリッジ１０８は、装着キャリッジ１０８の駆動トラック部１１０、１１２に対するキャリッジガイド経路１１３に沿った移動をガイドするための複数のカムフォロワ（カムローラ）を含む。装着キャリッジ１０８は、全体として、２つの駆動トラック部１１０、１１２に対して同様に相互作用するように設けられるため、装着キャリッジ１０８は、駆動トラック部１１０、１１２と相互作用するコンポーネント（構成部品）に関しては軸１４２を中心として略対称に設けられる。
【００４１】
一組のコンポーネント（構成部品）は、装着キャリッジ１０８の移動を方向付けるように駆動トラック部１１０、１１２と相互作用する様々なカムフォロワ（カムローラ）を含む。より詳細には、装着キャリッジ１０８は、各側部（両側）に２対の経路ガイドカムローラ１４４、１４６をそれぞれ含み、各対は、それぞれ上側のカムローラ１４４ａ、１４６ａおよび下側のカムローラ１４４ｂ、１４６ｂを含む。これらの経路ガイドカムローラ１４４、１４６の対は、カムトラック１１８内における装着キャリッジ１０８の安定性を改善するとともにカムローラ１４４ａ、１４４ｂ、１４６ａ、１４６ｂの回転軸と略平行な中心軸１４７に対する傾きを防止するように、キャリッジガイド経路に沿って互いから離間されて設けられている。
【００４２】
上側のカムローラ１４４ａ、１４６ａは、カムトラック１１８の上側のカム面１２０に対して相互作用するとともに上側のカム面１２０上に乗るように設けられている。下側のカムローラ１４４ｂ、１４６ｂは、カムトラック１１８の下側のカム面１２２に対して相互作用するとともに下側のカム面１２２上に乗るように設けられている。好適な実施の形態では、カムローラ１４４ａ、１４６ａおよび１４４ｂ、１４６ｂは、上側および下側のカム面１２０、１２２に対して予荷重を与えられることにより、それらの間に隙間が生じることを防止している。さらに、カムローラ１４４ａ、１４４ｂ、１４６ａ、１４６ｂは、フレーム１２４に対して、それらの相対的な位置を調整することにより駆動トラック部１１０、１１２に対する装着キャリッジ１０８の位置を較正することが可能であるように、作動可能に連結されている。カムローラ１４４、１４６の回転軸は、好ましくは、キャリッジガイド経路１１３上で実質的に位置決めされて設けられる。
【００４３】
装着キャリッジ１０８は、中心軸１４２の各側部（両側）に、駆動トラック部１１０、１１２と相互作用する２組の追加のカムローラをそれぞれ含む。より詳細には、装着キャリッジ１０８は、各側部（両側）にそれぞれ２対の側方向のカムローラ１４８、１５０を含む。側方向のカムローラ１４８、１５０の各対は、それぞれ上側のカムローラ１４８ａ、１５０ａおよび下側のカムローラ１４８ｂ、１５０ｂを含む。側方向のカムローラ１４８、１５０を用いて、装着キャリッジ１０８を支持フレーム１０６、１０７の間で側方向において位置決めする。これらの側方向のカムローラ１４８、１５０は、駆動トラック部１１０、１１２の内側の側方の面（例えば、図４および図７に示す内側の面１５２を参照）上に乗るように設けられる。内側の側方の面１５２は、互いに内方に向かい合って対面するように設けられる。好適な実施の形態では、上側の側方向のカムローラ１４８ａ、１５０ａは、カムトラック１１８から径方向の外方に位置する内側の面１５２の部分に接触する一方で、下側の側方向のカムローラ１４８ｂ、１５０ｂは、カムトラック１１８から径方向の内方に位置する内側の面１５２の部分に接触するように設けられる。
【００４４】
側方向のカムローラ１４８、１５０の回転軸は、好ましくは、側方向のカムローラ１４８、１５０の回転軸がキャリッジガイド経路１１３の接線に対して略垂直となって、カムローラ１４８、１５０と内側の面１５２との間のいずれの摩擦または拘束も制限（低減）されるように、装着キャリッジ１０８のフレーム１２４に対して傾けられて設けられている。
【００４５】
これらの側方向のカムローラ１４８、１５０は、それらの対応する駆動トラック部１１０、１１２の内側の面１５２に対して近接および離間するように側方向において調整可能に設けられる。これらの側方向のカムローラ１４８、１５０の位置は、装着キャリッジ１０８の側方向における位置を較正するための微調整を提供する。さらに、駆動トラック部１１０と相互作用する側方向のカムフォロワ１４８、１５０と駆動トラック部１１２と相互作用する側方向のカムフォロワ１４８、１５０との間の公差は、２ミリメートル未満、より好ましくは１．５ミリメートル未満に設けられる。
【００４６】
装着キャリッジ１０８は、さらに、独立した制動（ブレーキ）システム１６０を含む。図示の実施の形態の独立した制動システム１６０は、２点で係合する（噛み合う）ように構成された制動編成を含み、それぞれ駆動トラック部１１０、１１２のラックギア１１６と作動可能に係合する（噛み合う）一対のピニオンギア１６２、１６４を含む。
【００４７】
ピニオンギア１６２、１６４は、連係した制動のためにブレーキ軸１６６により互いに作動可能に連結されている。４つの独立したブレーキ１６８〜１７１が、ブレーキ軸１６６、結果的にはピニオンギア１６２、１６４を、装着キャリッジ１０８のフレーム１２４に対してロックすることにより、キャリッジガイド経路１１３に沿った装着キャリッジ１０８の移動が防止される。好適な実施の形態では、４つのブレーキ１６８〜１７１の各々が、いずれかのブレーキが故障しても他のブレーキが機能し続けるように、独立して作動する。
【００４８】
さらに、制動システムは、装着キャリッジ１０８がキャリッジガイド経路１１３に沿って移動することを許容する自由状態と、装着キャリッジ１０８がキャリッジガイド経路１１３に沿って移動することを防止する制動状態との間で切り替え（遷移）可能に設けられる。
【００４９】
装着キャリッジ１０８は、加えて、第１および第２のばねで付勢されて設けられたショットピンロック１７４、１７６を含むフェールセーフロックシステムを含む。各ショットピンロック１７４、１７６は、駆動トラック部１１０、１１２に形成される対応するロック開口アレイと協働する。ロック開口アレイは、駆動トラック部１１０、１１２に形成される角度方向において離間された複数の開口１７８（図４参照）または空洞（キャビティ）として設けられる。
【００５０】
ショットピンロック１７４、１７６は、個々の開口１７８と係合する（すなわち、開口１７８に受容される）ばねで付勢されたピン（不図示）を含むことにより、駆動トラック部１１０、１１２に対する装着キャリッジ１０８の移動を防止する確実なロックを提供する。フェールセーフロックシステムは、装着キャリッジ１０８の動力（パワー）または制御が失われても、ショットピンロック１７４、１７６がそれぞれのピンを開口１７８の１つと係合するようにばねで付勢されて設けられているために装着キャリッジ１０８のさらなる移動が防止される構成であることから、「フェールセーフ」であるといえる。いくつかの実施の形態では、制御の不具合が発生していないときでも、フェールセーフロックシステムを放射線療法の治療を行っている間に用いる（作動させる）ことにより、治療中に制御が失われたとしても、いずれの問題も防止する、あるいは取り付けられた陽子線ノズルのいずれの移動も減少させるように設けることができる。
【００５１】
図４、図６および図７に示すように、位置決めシステム１０４は、装着キャリッジ１０８を所定の位置に高精度に位置決めするための上側および下側のキャリッジ停止アセンブリ１８０、１８２を含む。本実施の形態では、これらの２つの所定の位置において、装着キャリッジ１０８のフレーム１２４は、陽子線の照射軸１１５（図１参照）が水平（停止アセンブリ１８２に対応）または水平から６０度（停止アセンブリ１８０に対応）のいずれかとなるように位置決めされる。従って、本実施の形態では、装着キャリッジ１０８は、キャリッジガイド経路１１３に沿って６０度の範囲で移動できる（図７に角度αとして示す）ように構成されているが、実際の駆動トラック部１１０、１１２は、図７に角度βにより示すように、より大きい角度が与えられて設けられている。
【００５２】
各キャリッジ停止アセンブリ１８０、１８２は、装着キャリッジ１０８が２つの所定の位置にあるときに当接する一対の微調整バンパ１８４（図４および図７参照）をそれぞれ含む。これらのバンパ１８４の位置を調整することにより、所定の位置を精密に較正（位置調整）することが可能である。装着キャリッジ１０８は、装着キャリッジ１０８が所定の位置に位置決めされるときに微調整バンパ１８４に当接するバンパブラケット１８６（図６参照）を含む。所定の位置は、微調整バンパ１８４の位置を調整することにより実際の位置を調整することができるため、「略所定の位置」と称してもよい。代替として、バンパブラケット１８６の位置を調整するように設けてもよい。
【００５３】
また、キャリッジ停止アセンブリ１８０、１８２は、装着キャリッジ１０８の対応するアラインメント（位置合わせ）クイル１９０（図６参照）と協働するアラインメントターゲット１８８（図４参照）も含む。図示の実施の形態のアラインメントターゲット１８８は、装着キャリッジ１０８が適正に位置合わせ（整列）されて所望される所定の位置にあるときにアラインメントクイル１９０を受容する開口１９２を含む。また、アラインメントターゲット１８８は、装着キャリッジ１０８の位置を制御するコントローラにフィードバックを送り返すことが可能なセンサを含んで設けてもよい。
【００５４】
放射線療法の治療を行うときにはキャリッジ停止アセンブリ１８０、１８２を用いることが望ましいが、他の実施の形態では、キャリッジ停止アセンブリ１８０、１８２により定められる２つの実質的に所定の位置の間の任意の位置に装着キャリッジ１０８を位置決めするものとしてもよい。これは、駆動部１１４により提供される装着キャリッジ１０８の非常に高精度の位置決めにより実現される。より詳細には、装着キャリッジ１０８は、キャリッジガイド経路１１３に沿って５０ミクロンメートルの位置決め精度を提供される。
【００５５】
位置決めシステム１０４は、さらに、装着キャリッジ１０８および陽子線ノズル１０２の大部分を放射線療法の治療が行われる部屋への露出から保護するカーテンを形成するローラシェードカバー１９４（図１および図４参照）を含む。ローラシェードカバー１９４は、カバートラック１９６（図４参照）に沿って移動する。ローラシェードカバー１９４は、一対のロールトップキャニスタ１９８（図４参照）に対して引き出しおよび引き込みされる。より詳細には、ローラシェードカバー１９４は、装着キャリッジ１０８が一の方向に移動すると、より多くのローラシェードカバー１９４が一のロールトップキャニスタ１９８から引き出され、より多くのローラシェードカバー１９４が他のロールトップキャニスタ１９８に引き込まれるように、装着キャリッジ１０８に作動可能に連結されている。
【００５６】
支持フレーム１０６、１０７は、典型的には、互いに溶接されることにより中空部材を形成する板金から形成される。中空部材は、最終的には、コンクリートまたは他の材料で充填することにより、さらなる剛性および強度を提供するものとしてもよい。頂部および底部のタイプレート２００（図４参照）が支持フレーム１０６、１０７の端部を連結することにより、２つの装置が側方に引き離されることを防止している。
【００５７】
放射線療法の治療システム３００の他の実施の形態を図８に示す。この放射線療法の治療システム３００は、前述の実施の形態に実質的に類似しており、前述の実施の形態に組み込んでもあるいは組み込まなくてもよい本実施の形態において存在する差異のみについて、以下に説明する。
【００５８】
この放射線療法の治療システム３００における主たる差異は、本実施の形態の位置決めシステム３０４が、陽子線ノズル１０２の位置決め範囲の拡大を許容することである。より詳細には、本実施の形態の位置決めシステム３０４は、陽子線ノズル１０２の位置を、対面する水平な配向の間で全１８０度にわたって調整することができる。従って、本実施の形態では、前述の実施の形態における６０度の移動範囲を超える移動範囲（トラベル）を可能としている。本実施の形態では、移動範囲は実質的に１８０度までに制限されて設けられているが、典型的には、移動範囲は２００度未満に制限されて設けることができる。本実施の形態の第１の配向では、陽子線ノズル１０２は、より詳細には陽子線が水平となり、陽子線ノズル１０２からページの右方向に向かって陽子線が延在するように、位置合わせされる。本実施の形態の第２の配向では、陽子線ノズル１０２は、陽子線が同じく水平となるが、この配向では陽子線がページの左方向に向かって延在するように、１８０度回転されて位置合わせされる。これらの両端の位置が、装着キャリッジ３０８がキャリッジ停止アセンブリ１８０、１８２に接触する上述の所定の位置と類似する所定の位置となるように設けられている。従って、本実施の形態の駆動トラック部３１０、３１２は、大きい角度にわたる装着キャリッジ３０８の移動範囲を提供するキャリッジガイド経路を画成している。
【００５９】
本実施の形態の一の実装では、装着キャリッジ３０８は、一対の駆動部を組み込んでいる。各駆動部は、前述の駆動部１１４と実質的に同一に設けられる。この構成では、２つの駆動部が装着キャリッジ３０８を同時に、または順次に駆動するように設けてもよい。順次に駆動される場合には、装着キャリッジ３０８は、中心の上、すなわち、水平面から９０度の点を通過するときに駆動アセンブリ（駆動部）を切り替えるように設けるとよい。しかし、かかる構成は必須ではない。
【００６０】
図示の実施の形態では、すべてが放射線療法の部屋のフロア（床）１４５（図３および図７参照）の上方に設置されているが、代替の実施の形態では、治療システム３００をフロア１４５の下方または部分的に下方に設置することも可能である。さらに、実施の形態３００に類似の実施の形態では、一の部分をフロア１４５の上方に、他の部分をフロア１４５の下方に設けることも可能である。典型的には、この構成では、システム３００の半分をフロア１４５の上方に設ける一方で、システム３００の他の半分がフロア１４５の下方に設けられる。これにより、照射軸３１５が、中間の水平方向の配向に加え、鉛直方向における上向きと鉛直方向における下向きとの間を回転することが可能となる。これは、照射軸３１５が中間の鉛直方向における下向きの配向に加え、水平方向における左向きおよび水平方向における右向きの配向の間を回転する、図示の構成とは対照的な構成である。
【００６１】
本明細書中で引用する公報、特許出願および特許を含むすべての文献は、各文献を個々に、具体的に示し、引用して組み込むかのように、また、その全体を本明細書に記載するかのように、引用して組み込まれる。
【００６２】
本発明の説明に関連して（特に以下の請求項に関連して）用いられる名詞及び同様な指示語の使用は、本明細書中で特に指摘したり、明らかに文脈と矛盾したりしない限り、単数および複数の両方に及ぶものと解釈される。語句「備える」、「有する」、「含む」および「包含する」は、特に断りのない限り、オープンエンドターム（すなわち「〜を含むが限らない」という意味）として解釈される。本明細書中の数値範囲の具陳は、本明細書中で特に指摘しない限り、単にその範囲内に該当する各値を個々に言及するための略記法としての役割を果たすことだけを意図しており、各値は、本明細書中で個々に列挙されたかのように、明細書に組み込まれる。本明細書中で説明されるすべての方法は、本明細書中で特に指摘したり、明らかに文脈と矛盾したりしない限り、あらゆる適切な順番で行うことができる。本明細書中で使用するあらゆる例または例示的な言い回し（例えば「など」）は、特に主張しない限り、単に本発明をよりよく説明することだけを意図し、本発明の範囲に対する制限を設けるものではない。明細書中のいかなる言い回しも、請求項に記載されていない要素を、本発明の実施に不可欠であるものとして示すものとは解釈されないものとする。
【００６３】
本明細書中では、本発明を実施するため本発明者が知っている最良の形態を含め、本発明の好ましい実施の形態について説明している。当業者にとっては、上記説明を読めば、これらの好ましい実施の形態の変形が明らかとなろう。本発明者は、熟練者が適宜このような変形を適用することを期待しており、本明細書中で具体的に説明される以外の方法で本発明が実施されることを予定している。従って本発明は、準拠法で許されているように、本明細書に添付された請求項に記載の内容の修正および均等物をすべて含む。さらに、本明細書中で特に指摘したり、明らかに文脈と矛盾したりしない限り、すべての変形における上記要素のいずれの組合せも本発明に包含される。
【符号の説明】
【００６４】
１００  放射線療法の治療システム（第１の実施の形態）
１０１  患者
１０２  陽子線ノズル（粒子照射器）
１０４  高精度位置決めシステム
１０６  支持フレーム（高精度位置決めシステム）
１０７  支持フレーム（高精度位置決めシステム）
１０８  装着キャリッジ（高精度位置決めシステム）
１０９  コントローラ
１１０  駆動トラック部（支持フレーム）
１１０ａ〜１１０ｈ  駆動トラックセグメント（駆動トラック部）
１１２  駆動トラック部（支持フレーム）
１１３  キャリッジガイド経路（カムトラック／駆動トラック部）
１１４  駆動部（装着キャリッジ）
１１５  （陽子線の）照射軸
１１６  ラックギア（駆動トラック部）
１１７  ピニオンギア（駆動部／装着キャリッジ）
１１８  カムトラック（駆動トラック部）
１２０  カム面（上側）（カムトラック／駆動トラック部）
１２２  カム面（下側）（カムトラック／駆動トラック部）
１２４  フレーム（装着キャリッジ）
１２５  陽子線ノズル経路（装着キャリッジ）
１２６  駆動モータ（駆動部／装着キャリッジ）
１２８  ピニオンギア（駆動部／装着キャリッジ）
１３０  歯車列（駆動部／装着キャリッジ）
１３２  ピニオンギア連結軸（駆動部／装着キャリッジ）
１４２  中心軸（装着キャリッジ）
１４４  経路ガイドカムローラ（装着キャリッジ）
１４４ａ  経路ガイドカムローラ（上側）
１４４ｂ  経路ガイドカムローラ（下側）
１４５  フロア（床）
１４６  経路ガイドカムローラ（装着キャリッジ）
１４６ａ  経路ガイドカムローラ（上側）
１４６ｂ  経路ガイドカムローラ（下側）
１４７  中心軸（装着キャリッジ）
１４８  側方向のカムローラ（装着キャリッジ）
１４８ａ  側方向のカムローラ  （上側）（装着キャリッジ）
１４８ｂ  側方向のカムローラ  （下側）（装着キャリッジ）
１５０  側方向のカムローラ（装着キャリッジ）
１５０ａ  側方向のカムローラ  （上側）（装着キャリッジ）
１５０ｂ  側方向のカムローラ  （下側）（装着キャリッジ）
１５２  内側の側方の面（駆動トラック部）
１６０  独立制動（ブレーキ）システム（装着キャリッジ）
１６２  ピニオンギア（制動システム／装着キャリッジ）
１６４  ピニオンギア（制動システム／装着キャリッジ）
１６６  ブレーキ軸（制動システム／装着キャリッジ）
１６８  ブレーキ（制動システム／装着キャリッジ）
１６９  ブレーキ（制動システム／装着キャリッジ）
１７０  ブレーキ（制動システム／装着キャリッジ）
１７１  ブレーキ（制動システム／装着キャリッジ）
１７４  ショットピンロック（フェールセーフロックシステム／装着キャリッジ）
１７６  ショットピンロック（フェールセーフロックシステム／装着キャリッジ）
１７８  開口（フェールセーフロックシステム／駆動トラック部）
１８０  キャリッジ停止アセンブリ（上側）
１８２  キャリッジ停止アセンブリ（下側）
１８４  微調整バンパ（キャリッジ停止アセンブリ）
１８６  バンパブラケット（装着キャリッジ）
１８８  アラインメント（位置合わせ）ターゲット（キャリッジ停止アセンブリ）
１９０  アラインメントクイル（装着キャリッジ）
１９２  開口（アラインメントターゲット／キャリッジ停止アセンブリ）
１９４  ローラシェードカバー
１９６  カバートラック
１９８  ロールトップキャニスタ
２００  タイプレート
３００  放射線療法の治療システム（第２の実施の形態）
３０４  高精度位置決めシステム（第２の実施の形態）
３１０  駆動トラック部（支持フレーム）（第２の実施の形態）
３１２  駆動トラック部（支持フレーム）（第２の実施の形態）
３１５  照射軸（第２の実施の形態）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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